JP3368560B2 - Method for producing transition metal carbides from partially reduced transition metal compounds - Google Patents

Method for producing transition metal carbides from partially reduced transition metal compounds

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Abstract

A transition metal carbide (e.g., WC) is prepared by the following steps. A carbon-precursor mixture is formed by mixing a precursor comprised of (i) a transition metal oxide (e.g., WOx) and (ii) a material selected from the group consisting of: a transition metal (e.g., W); a transition metal carbide (e.g., WC) and a substoichiometric carbide (W2C), in the presence of a source of carbon (e.g., carbon black) in an amount sufficient to form a reduced mixture comprised of the transition metal carbide and substoichiometric transition metal carbide, wherein the amount of the transition metal oxide and transition metal is essentially zero in said reduced mixture. The carbon-precursor mixture is heated in a reducing atmosphere (e.g., 5 percent hydrogen in argon) to a reducing temperature and for a time sufficient to produce the reduced mixture. The reduced mixture is milled in the presence of a source of carbon in an amount sufficient to carburize the substoichiometric transition metal carbide to form the transition metal upon heating in a reducing atmosphere. Finally, the milled reduced mixture is heated in a reducing atmosphere to a carburizing temperature that is greater than the reducing temperature for a time sufficient to carburize the substoichiometric transition metal carbide to form the transition metal carbide of this invention (e.g., WC).

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、遷移金属Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo
及びWの炭化物及び該遷移金属の溶液炭化物の製造法に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to transition metals Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr and Mo.
And W carbides and solution carbides of the transition metals.

背景の技術 炭化タングステンには、一般に2つの形態、即ち炭化
モノタングステン(WC)と炭化ジタングステン(W2C)
とがある。WCは商業的に価値のある品目、例えば切削
具、口金、及び穿孔具の製造に有用であり、一方W2Cは
一般にそうでないということがよく知られている。事実
W2Cは、少量で存在するにすぎなくても、WC目的物の性
質、例えば強度を低下させる。
BACKGROUND ART Tungsten carbide generally has two forms: monotungsten carbide (WC) and ditungsten carbide (W 2 C).
There is. It is well known that WC is useful in the manufacture of commercially valuable items such as cutting tools, dies and punches, while W 2 C is generally not. fact
W 2 C reduces the properties of the WC target, such as strength, even if it is present in only small amounts.

該WC品目を製造する場合、炭化タングステン粉末を金
属、例えばコバルトと組み合わせ、続いて加熱すること
により、WC/Coに接合された(cemented)炭化物に強化
することは普通である。この加熱は、真空から大気圧以
上の圧力までの圧力下に行なわれる。
In making the WC items, it is common to combine tungsten carbide powder with a metal, such as cobalt, followed by heating to strengthen the WC / Co cemented carbide. This heating is performed under a pressure from vacuum to a pressure higher than atmospheric pressure.

接合された炭化物部品において、炭化タングステン、
粒径、粒径分布及び粒子の化学は最終部品の性質に大き
く影響する。既に上述したように、W2Cは接合された炭
化タングステン部品を製造する場合に避けるべきであ
る。一般に、接合された部品において、より小さい粒径
は改良された強度をもたらす。更により小さい粒径は、
しばしば与えたコバルト添加量においてより高い硬度を
もたらす。接合された炭化タングステン部品における粒
径の不均一性は、研磨後のその部品の強度及び表面状態
に悪影響を及ぼす。接合されたWC部品における粒径の不
均一性は主にその部品の強化中に異常に大きくなる粒子
の生長のためである。この粒子の生長は、粒子生長禁止
剤、例えばVC、Cr2C3、またはTaCを添加することによ
り、或いはできる限り狭い(即ち均一な)粒径分布のWC
粉末から始めることにより調節できる。
In joined carbide parts, tungsten carbide,
Particle size, particle size distribution and particle chemistry have a great influence on the properties of the final part. As already mentioned above, W 2 C should be avoided when producing tungsten carbide parts joined. Generally, in bonded parts, a smaller particle size results in improved strength. The smaller particle size is
Often results in higher hardness at a given cobalt loading. The non-uniformity in grain size in the joined tungsten carbide parts adversely affects the strength and surface condition of the parts after polishing. The particle size non-uniformity in the joined WC parts is primarily due to the growth of particles that grow abnormally during strengthening of the parts. The growth of these particles is controlled by the addition of particle growth inhibitors such as VC, Cr 2 C 3 , or TaC, or WC with the narrowest possible (ie uniform) particle size distribution.
It can be adjusted by starting with powder.

0.2−0.3ミクロンより小さい平均粒径を持つWC粉末
は、細かい粒径と関連した反応性の向上のために、異常
に大きい粒子の生長を誘導しうる。上述したような標準
的な粒子生長禁止剤は、接合されたWC部品を該細かいWC
粉末を用いて焼結する時、有効でないことも報告されて
いる。該細かいWC粉末を焼結するための重大な因子はそ
のWC粉末の粒径分布であると報告された(鈴木ら、J.ジ
ャプ・ソク・パウダ−・アンド・パウダ−・メト(Jap.
Soc.Powder and Powder Met.)、19、106−112、197
2)。即ち、接合されたWC部品強化(densification)中
の粒子の生長の可能性を減じるためには、非常に細かい
WC粉末(0.2−0.3ミクロン以下)の粒径を増大し且つそ
の粒径分布を調節しうることが望ましい。
WC powders with an average particle size of less than 0.2-0.3 microns can induce the growth of unusually large particles due to the increased reactivity associated with fine particle size. Standard grain growth inhibitors, such as those mentioned above, can be used to bond bonded WC parts to the fine WC.
It has also been reported to be ineffective when sintered with powder. An important factor for sintering the fine WC powder was reported to be the particle size distribution of the WC powder (Suzuki et al., J. Jap Suk Powder & Powder Met.
Soc. Powder and Powder Met.), 19, 106-112, 197
2). That is, in order to reduce the possibility of particle growth during densification of the joined WC parts, a very fine
It is desirable to be able to increase the particle size and control the particle size distribution of WC powders (0.2-0.3 microns and below).

典型的には、炭化タングステンは、タングステン金属
の浸炭により製造される。基本的な工程段階は、通常 (a)パラタングステン酸アンモニウムまたはタングス
テン酸の、タングステン酸化物の安定形、例えばWO3、W
O2.83、WO2.65及びWO2への焙焼、 (b)タングステン酸化物の、水素中におけるタングス
テン金属粉末への還元、 (c)タングステン金属粉末の粉末形炭素との混合、 (d)タングステン及び炭素の、還元(水素含有)雰囲
気中、1100℃以上の温度での浸炭、 である。
Typically, tungsten carbide is produced by carburizing tungsten metal. The basic process steps are usually (a) ammonium paratungstate or a stable form of tungstic acid, such as WO 3 , W.
Roasting to O 2.83 , WO 2.65 and WO 2 , (b) reduction of tungsten oxide to tungsten metal powder in hydrogen, (c) mixing of tungsten metal powder with powdered carbon, (d) tungsten and Carburization of carbon at a temperature of 1100 ° C or higher in a reducing (hydrogen-containing) atmosphere.

得られるWCの粒径は、上記段階(b)で生成したW金
属粉末の寸法によって調節される。米国特許第33850614
号に記述されるように、タングステン金属の粒径は、主
に (1)還元中の粉末床の深さ、 (2)水素の流速、 (3)水素ガスの露点、及び (4)還元温度、 で調節される。
The particle size of the resulting WC is controlled by the size of the W metal powder produced in step (b) above. US Patent 33850614
As described in No. 3, the particle size of tungsten metal is mainly (1) depth of powder bed during reduction, (2) hydrogen flow rate, (3) dew point of hydrogen gas, and (4) reduction temperature. Adjusted with ,.

より小さい粒径のタングステン粉末は、ガス流を増大
させ、床の深さを減じ、水素ガスの露点を低下させ、そ
して還元温度を低下させることによって製造される。床
の深さを減じ且つ温度を低下させることにより、与えら
れた期間にWCに浸炭できるタングステン粉末の量は減少
する。粒子生長の機構は、ガス環境中の水の濃度と直接
関連する揮発性のWOH種に帰せられてきた(米国特許第3
850614号)。炭化モノタングステンを製造するためのタ
ングステン金属の浸炭を必要とする過程は、典型的には
粒径0.8ミクロンまたはそれ以上のWC粉末を製造する時
に限定される。その理由は、この寸法より非常に小さい
W金属を作ることが、例えばそのような細かいタングス
テン金属粉末の自然発火性のために困難であるからであ
る。WCが高硬度であるがゆえに、WCをこの小さい粒径ま
で粉砕することも困難である。例えWCが細かい粒径まで
容易に粉砕できたとしても、この粉砕法は本来調節され
た合成法と比べて広い粒径分布をもたらす。
Smaller particle size tungsten powders are produced by increasing gas flow, reducing bed depth, lowering the dew point of hydrogen gas, and lowering the reduction temperature. By reducing the bed depth and lowering the temperature, the amount of tungsten powder that can carburize the WC in a given time period is reduced. The mechanism of particle growth has been attributed to volatile WOH species that are directly related to the concentration of water in the gas environment (US Pat.
No. 850614). The processes that require carburization of tungsten metal to produce monotungsten carbide are typically limited when producing WC powders with particle sizes of 0.8 microns or greater. The reason is that it is difficult to make W metal much smaller than this size, for example due to the pyrophoric properties of such fine tungsten metal powders. Due to the high hardness of WC, it is also difficult to grind WC to this small particle size. Even if WC can be easily ground to a fine particle size, this grinding method results in a broader particle size distribution than the originally controlled synthesis method.

炭化モノタングステンを製造する他の方法は、次の方
法を含む。スタイガ−(Steiger)(米国特許第3848062
号)は、揮発性タングステン種、例えばWCl5、WCl4、WC
l2、WO2Cl2、WOCl4、WOF4及びW(CO)を、蒸気状の
炭素源、例えば揮発性炭化水素またはハロゲン化炭化水
素と反応させることを記述している。この蒸気状の炭素
源は、上記蒸気相での反応中、少なくともWC化学量論量
に等しい量で存在する。ついでこの反応からの生成物、
即ちWC、W2C及び炭素の混合物を、水素中で1−2時
間、1000℃で焙焼して、実質的に炭化ジタングステンを
含まない炭化モノタングステンとする。
Other methods of producing monotungsten carbide include the following methods. Steiger (US Pat. No. 3848062)
No.) is a volatile tungsten species such as WCl 5 , WCl 4 , WC.
The l 2, WO 2 Cl 2, WOCl 4, WOF 4 and W (CO) 6, describes reacting with vaporous carbon source, such as volatile hydrocarbons or halogenated hydrocarbons. The vaporous carbon source is present during the vapor phase reaction in an amount at least equal to the WC stoichiometry. Then the products from this reaction,
That is, a mixture of WC, W 2 C and carbon is roasted in hydrogen for 1-2 hours at 1000 ° C. to give monotungsten carbide substantially free of ditungsten carbide.

三宅(米国特許第4008090号)は、酸化タングステン
を非還元性雰囲気中1000℃以上の温度で炭素源と反応さ
せてその酸素を除去する第1段階、及びこの第1段階の
生成物を水素中、第1段階より高い温度で反応させて炭
化モノタングステンを製造する第2段階を含む方法を記
述している。三宅は、温度が酸素を除去する第1段階に
おいて1000℃以上でなければならないと特定している。
この酸素の除去は、水素が酸素と反応して水蒸気を生成
し、これが結果として炭素と反応して揮発性の炭素−酸
素種を生成し、これが粒径の増大と第2段階生成物の不
均一な炭素含量を誘導するから、該水蒸気の生成を避け
るために必要である。
Miyake (US Pat. No. 4,080,090) discloses a first step in which tungsten oxide is reacted with a carbon source in a non-reducing atmosphere at a temperature of 1000.degree. , A second step of reacting at a temperature higher than the first step to produce monotungsten carbide. Miyake has specified that the temperature must be above 1000 ° C in the first step of removing oxygen.
This removal of oxygen causes hydrogen to react with oxygen to produce water vapor, which in turn reacts with carbon to produce volatile carbon-oxygen species, which results in increased particle size and depletion of second stage product. It induces a uniform carbon content and is necessary to avoid the formation of the steam.

キンメル(Kimmel)(米国特許第4664899号)は、酸
化タングステンまたはタングステン酸アンモニウムを炭
素粉末と混合して混合物とし、該混合物を、三宅のよう
に非還元性雰囲気中で、適当な温度下に十分な時間還元
して、タングステン、炭化ジタングステン及び炭化モノ
タングステンを含んでなる還元された混合物を生成さ
せ、但し該還元を、該得られる還元された混合物の炭素
含量を6.13重量%以下にするのに十分な炭素の存在下に
行うことを含んでなる炭化モノタングステンの製造法を
記述している。ついでキンメルは、該得られる還元され
た混合物の炭素含量を決定し、炭化モノタングステンを
生成させるのに少なくとも必要とされる化学量論量まで
炭素含量を増大させるのに十分な炭素を、該得られる還
元された混合物に添加し、そして調節された還元された
混合物を水素雰囲気中で浸炭させて炭化モノタングステ
ンを製造する方法を記述している。キンメルは更に、酸
化タングステンの還元性生成物がW、W2C、WC及び遊離
の炭素の混合物であること、及び酸化物のすべてが還元
されていることを記述している。
Kimmel (U.S. Pat. No. 4,664,899) mixes tungsten oxide or ammonium tungstate with carbon powder to form a mixture, which is then heated in a non-reducing atmosphere such as Miyake at a suitable temperature. For a period of time to form a reduced mixture comprising tungsten, ditungsten carbide and monotungsten carbide, provided that the reduction reduces the carbon content of the resulting reduced mixture to 6.13 wt% or less. To produce mono-tungsten carbide comprising performing in the presence of sufficient carbon. Kimmel then determined the carbon content of the resulting reduced mixture and said that sufficient carbon was obtained to increase the carbon content to at least the stoichiometric amount required to produce monotungsten carbide. To the reduced mixture obtained and carburizing the conditioned reduced mixture in a hydrogen atmosphere to produce monotungsten carbide. Kimmel further describes that the reducing product of tungsten oxide is a mixture of W, W 2 C, WC and free carbon, and that all of the oxides are reduced.

炭化モノタングステンを製造するために、これらの方
法は、タングステン化合物、例えば酸化タングステン
の、水素含有雰囲気中でのタングステン金属への完全な
還元という遅い過程、或いはタングステン化合物の、非
還元性(即ち無水素)雰囲気におけるタングステン金
属、タングステン炭化物及び遊離の炭素の混合物への還
元という遅い過程を必要とする。タングステンまたは混
合物は、還元雰囲気中での最終的な浸炭前、実質的に酸
素を含まない(即ち酸化タングステンがない)で、炭化
モノタングステンを製造する。酸素は本質的に完全に除
去されて、WOHのような種の生成による粒子の生長、並
びに水素含有雰囲気におけるタングステンまたは混合物
の浸炭中の酸化または加水分解による炭素の蒸発損失が
回避される。浸炭中の炭素の消失は、得られる炭化物生
成物の炭素含量を不均一にする(即ちW2Cが生成物中に
存在)。均一な炭素含量を有する細かいWC粉末の製造
は、特に上述した問題を悪化させる多量の材料を処理す
るという理由で、工業的方法において問題である。
In order to produce monotungsten carbide, these methods are slow processes of complete reduction of tungsten compounds, such as tungsten oxide, to tungsten metal in a hydrogen-containing atmosphere, or non-reducing (ie non-reducing) tungsten compounds. It requires a slow process of reduction to a mixture of tungsten metal, tungsten carbide and free carbon in a (hydrogen) atmosphere. The tungsten or mixture produces mono-tungsten carbide without oxygen (ie, without tungsten oxide) prior to final carburization in a reducing atmosphere. Oxygen is essentially completely removed to avoid particle growth due to the formation of species such as WOH, as well as evaporation loss of carbon due to oxidation or hydrolysis during the carburization of tungsten or mixtures in a hydrogen containing atmosphere. The disappearance of carbon during carburization makes the carbon content of the resulting carbide product inhomogeneous (ie W 2 C is present in the product). The production of fine WC powders with a uniform carbon content is problematic in industrial processes, especially because it processes large amounts of material which exacerbates the problems mentioned above.

それゆえに、上述した問題を回避する均一な炭素含量
及び小さい粒径の炭化モノタングステン(WC)を製造す
る迅速な工業的方法を提供することは望ましいであろ
う。
Therefore, it would be desirable to provide a rapid industrial process for producing uniform carbon content and small grain size monotungsten carbide (WC) that avoids the problems described above.

発明の概略 本発明の目的は、 a)(i)遷移金属酸化物及び(ii)遷移金属炭化物、
遷移金属及び準化学量論的遷移金属炭化物からなる群か
ら選択される1つまたはそれ以上の材料、からなる前駆
体を、段階(b)において還元された混合物を生成させ
る、即ち還元された混合物が遷移金属炭化物及び準化学
量論的遷移金属炭化物からなり、遷移金属酸化物及び遷
移金属の量が本質的に零であるようにする、のに十分な
量の炭素源の存在下に混合することによって炭素−前駆
体混合物を生成させ、 b)この炭素−前駆体混合物を、還元された混合物を生
成させるのに十分な時間、還元雰囲気下に還元温度まで
加熱し、 c)還元された混合物を、段階(d)で準化学量論的遷
移金属炭化物を浸炭させるのに充分な炭素源の存在下に
ミル処理して遷移金属炭化物を生成させることにより、
ミル処理した還元された混合物を生成させ、そして d)このミル処理した還元された混合物を、還元雰囲気
において、準化学量論的遷移金属炭化物を浸炭して遷移
金属炭化物を生成させるのに十分な時間、還元温度より
も高い浸炭温度まで加熱する、 ことを含んでなる遷移金属炭化物の製造法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The objects of the present invention are: a) (i) transition metal oxides and (ii) transition metal carbides,
A precursor consisting of one or more materials selected from the group consisting of transition metals and quasi-stoichiometric transition metal carbides produces a reduced mixture in step (b), ie a reduced mixture Consisting of transition metal carbides and quasi-stoichiometric transition metal carbides, mixed in the presence of a sufficient amount of carbon source such that the amount of transition metal oxides and transition metals is essentially zero. Thereby producing a carbon-precursor mixture, b) heating the carbon-precursor mixture to a reducing temperature under a reducing atmosphere for a time sufficient to produce a reduced mixture, and c) the reduced mixture. Is milled in step (d) in the presence of a sufficient carbon source to carburize the substoichiometric transition metal carbide to form the transition metal carbide,
Sufficient to produce a milled reduced mixture, and d) carburize the sub-stoichiometric transition metal carbide in a reducing atmosphere to produce a transition metal carbide. Heating to a carburizing temperature higher than the reduction temperature for a period of time.

発明の詳細な説明 本発明の方法は、特に前駆体がかなりの量の遷移金属
酸化物を含んでいる時でさえ、均一な粒径と化学の炭化
モノタングステン粉末を高速で製造せしめる。また本方
法は、細かいWC粉末を製造する時のタングステン金属の
自然発火性を回避する。本発明の方法で製造される遷移
金属炭化物粉末及び特にWCは、研磨剤のような品目とし
て、また切削具、噴霧ノズル及び口金のような接合され
た炭化物耐摩耗性部品を作る時の成分として有用であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The process of the present invention allows high speed production of monotungsten carbide powders of uniform particle size and chemistry, especially when the precursors contain significant amounts of transition metal oxides. The method also avoids the spontaneous ignition of tungsten metal when producing fine WC powder. The transition metal carbide powders and especially WC produced by the method of the invention are used as items such as abrasives and as ingredients in making joined carbide wear resistant parts such as cutting tools, spray nozzles and die. It is useful.

遷移金属炭化物 本発明の方法は、遷移金属炭化物の製造に関する。遷
移金属炭化物は、遷移金属炭化物が次の遷移金属炭化
物:炭化モノタングステン(WC)、炭化モノチタン(Ti
C)、炭化モノタンタル(TaC)、炭化モノバナジウム
(VC)、炭化モノハフニウム(HfC)、炭化モノジルコ
ニウム(ZrC)、炭化モノニオビウム(NbC)、炭化ジモ
リブデン(MO2C)または二炭化三クロム(Cr3C2)に相
当する化学的量論性を有するTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、
Cr、Mo及びWからなる群から選択される遷移金属の炭化
物である。遷移金属炭化物は、上に特定した炭化物の1
つまたはそれ以上であってよく、或いは上記炭化物の固
溶液炭化物、例えば炭素の化学量論量が上記遷移金属炭
化物の化学量論量(例えば(W0.5、Ti0.5)C)に相当
するならばW及びTiを含む固溶液炭化物であってもよ
い。好ましくは遷移金属炭化物は、WC、TiC、TaC、VC、
HfC、ZrC、NbC、MO2C、Cr3C2及びこれらの混合物からな
る群から選択される炭化物である。遷移金属炭化物が固
溶液である場合、この固溶液炭化物は好ましくはW、T
i、Ta、V及びCrからなる群から選択される少なくとも
2つの遷移金属の固溶液炭化物である。最も好ましく
は、遷移金属炭化物はWCである。
TRANSITION METAL CARBIDE The method of the present invention relates to the production of transition metal carbide. Transition metal carbides include the following transition metal carbides: monotungsten carbide (WC), monotitanium carbide (Ti).
C), monotantalum carbide (TaC), monovanadium carbide (VC), monohafnium carbide (HfC), monozirconium carbide (ZrC), mononiobium carbide (NbC), dimolybdenum carbide (MO 2 C) or tricarbide dicarbide. Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, which has a stoichiometry equivalent to chromium (Cr 3 C 2 ).
It is a carbide of a transition metal selected from the group consisting of Cr, Mo and W. Transition metal carbides are the ones of the carbides specified above.
One or more, or if the solid solution carbide of said carbide, eg, the stoichiometry of carbon, corresponds to the stoichiometry of said transition metal carbide (eg (W 0.5 , Ti 0.5 ) C). It may be a solid solution carbide containing W and Ti. Preferably the transition metal carbide is WC, TiC, TaC, VC,
It is a carbide selected from the group consisting of HfC, ZrC, NbC, MO 2 C, Cr 3 C 2 and mixtures thereof. When the transition metal carbide is a solid solution, the solid solution carbide is preferably W, T
It is a solid solution carbide of at least two transition metals selected from the group consisting of i, Ta, V and Cr. Most preferably, the transition metal carbide is WC.

遷移金属炭化物は、本質的に遊離の遷移金属を含まず
且つ本質的に遷移金属酸化物を含まない化学量論的遷移
金属炭化物を高々5重量%で含む。遷移金属、遷移金属
酸化物及び遷移金属炭化物の量はX線回折で決定され
る。準化学量論的遷移金属炭化物は、上述した本発明の
遷移金属炭化物と比較して、低遷移金属酸化状態を有す
る遷移金属炭化物である(例えばW2Cは準化学量論的遷
移金属炭化物である)。本質的に遊離の遷移金属を含ま
ず且つ本質的に遷移金属の酸化物を含まないとは、粉末
X線回折で検出できる以下の量に相当する。遷移金属炭
化物中に存在する準化学量論的遷移金属炭化物の量は好
ましくは1重量%以下であり、更に好ましくは遷移金属
炭化物は本質的に化学量論的遷移金属炭化物を本質的に
含まない(即ち、X線回折で検出できない)。適当なX
線回折技術は、本明細書の「試験法」の項で記述する。
The transition metal carbide comprises at most 5% by weight of stoichiometric transition metal carbide essentially free of transition metal and essentially free of transition metal oxide. The amount of transition metal, transition metal oxide and transition metal carbide is determined by X-ray diffraction. A substoichiometric transition metal carbide is a transition metal carbide having a low transition metal oxidation state as compared to the transition metal carbides of the present invention described above (e.g., W 2 C is a substoichiometric transition metal carbide. is there). Essentially free of transition metal and essentially free of transition metal oxides correspond to the following amounts detectable by powder X-ray diffraction. The amount of substoichiometric transition metal carbide present in the transition metal carbide is preferably less than or equal to 1% by weight, and more preferably the transition metal carbide is essentially free of stoichiometric transition metal carbide. (That is, it cannot be detected by X-ray diffraction). Suitable X
Line diffraction techniques are described in the "Test Methods" section of this specification.

遷移金属炭化物は、その金属炭化物から作った品物、
例えば接合されたタングステン炭化物物体に悪影響を及
ぼさない量で遊離の炭素を含むことができる。遊離の炭
素の量は、好ましくは遷移金属炭化物の0.2重量%以
下、より好ましくは0.1%以下、最も好ましくは0.05%
以下である。この遊離の炭素は、本明細書の「試験法」
で記述される酸咀嚼法(acid digestion method)で
決定できる。
Transition metal carbide is an article made from the metal carbide,
For example, free carbon can be included in an amount that does not adversely affect the joined tungsten carbide body. The amount of free carbon is preferably 0.2% by weight or less of the transition metal carbide, more preferably 0.1% or less, most preferably 0.05%.
It is the following. This free carbon is the "test method" herein.
It can be determined by the acid digestion method described in.

遷移金属炭化物の数平均の粒径は、典型的には直径が
高々1.5ミクロンの粒径を有する。粒径は、好ましくは
高々1ミクロン、より好ましくは高々0.8ミクロン、最
も好ましくは高々0.6ミクロンないし少なくとも0.05ミ
クロン、より好ましくは少なくとも0.1ミクロン、最も
好ましくは大きくとも0.2ミクロンである。数平均の粒
径は公知の冶金学的技術によって決定しうる。
The number average particle size of the transition metal carbide typically has a particle size of at most 1.5 microns in diameter. The particle size is preferably at most 1 micron, more preferably at most 0.8 micron, most preferably at most 0.6 micron to at least 0.05 micron, more preferably at least 0.1 micron, most preferably at most 0.2 micron. The number average particle size can be determined by known metallurgical techniques.

遷移金属炭化物の製造法 本方法における第1段階は、(i)遷移金属酸化物及
び(ii)遷移金属炭化物、遷移金属及び準化学量論的遷
移金属炭化物からなる群から選択される1つまたはそれ
以上の材料、からなる前駆体を、還元された混合物を生
成させる、即ち還元された混合物が遷移金属炭化物及び
準化学的量論量の遷移金属炭化物からなり、遷移金属酸
化物及び遷移金属の量が該還元された混合物中において
本質的に零であるようにするのに十分な量の炭素源の存
在下に混合することによって炭素−前駆体(C−P)混
合物を生成させることである。
Process for Producing Transition Metal Carbide The first step in the process is one selected from the group consisting of (i) transition metal oxides and (ii) transition metal carbides, transition metals and substoichiometric transition metal carbides or A precursor of more materials, forming a reduced mixture, i.e., the reduced mixture consisting of transition metal carbide and a substoichiometric amount of transition metal carbide, of transition metal oxides and transition metal Forming a carbon-precursor (CP) mixture by mixing in the presence of a sufficient amount of carbon source such that the amount is essentially zero in the reduced mixture. .

C−P混合物の製造において、混合法はいずれか適当
な方法、例えば技術的に公知の方法である。混合はシグ
マ混合器、ムラ−混合器、V型混合器及びコーン型混合
器で行うことができる。前駆体または炭素源の更なる粒
径の低減が所望ならば、混合はボールミル、ジェットミ
ル、振動ミル、または撹拌ミル、例えばアトリタ−(at
tritor)のような装置を用いてミル処理することにより
行うことができる。ミル処理がミル媒体を必要とする
(例えばボールミル)ならば、このミル媒体は好ましく
は接合された炭化タングステン−コバルトのミル媒体で
ある。ボールミルは好適な混合法である。混合は炭素源
を前駆体と均一に混合するのに十分な時間行われる。一
般に混合時間は少なくとも15分間、高々24時間である。
In preparing the C--P mixture, the mixing method is any suitable method, such as those known in the art. Mixing can be done with a sigma mixer, Mura-mixer, V-type mixer and cone-type mixer. If further particle size reduction of the precursor or carbon source is desired, mixing may be accomplished with a ball mill, jet mill, vibrating mill, or agitation mill such as an attritor (at
It can be performed by milling using a device such as a tritor). If the milling requires a mill media (eg, ball mill), the mill media is preferably a bonded tungsten carbide-cobalt mill media. Ball mills are the preferred mixing method. Mixing is for a time sufficient to uniformly mix the carbon source with the precursor. Generally, the mixing time is at least 15 minutes and at most 24 hours.

炭素源: 炭素源は、炭素または本発明の反応条件下に分解して
炭素を生成する炭素化合物である。炭素源は、結晶炭
素、非晶炭素、有機材料またはこれらの組み合わせであ
ってよい。適当な結晶または非晶炭素は、例えばグラフ
ァイトまたはカーボンブラック、例えばアセチレンカー
ボンブラックを含む。本発明に有用なカーボンブラック
の例は、シェブロン社(Chevron Inc.)から入手でき
るシャワニガン(SHAWANIGANTM)である。有機材料の例
は、有機重合体、例えばフェノール−ホルムアルデヒド
樹脂、エポキシド、架橋ポリスチレン、及びセルロース
性重合体、炭水化物、例えば砂糖及び澱粉、並びに炭化
水素を含む。炭素源は、添加でき、または前駆体中に存
在してもよい。好ましくはC−P混合物を生成する前駆
体に、少なくとも一部分の炭素源を添加する。添加され
る炭素は、好ましくは結晶または非晶炭素である。最も
好ましくは、炭素源はカーボンブラックである。
Carbon Source: A carbon source is carbon or a carbon compound that decomposes to form carbon under the reaction conditions of the present invention. The carbon source may be crystalline carbon, amorphous carbon, organic materials or combinations thereof. Suitable crystalline or amorphous carbons include, for example, graphite or carbon black, such as acetylene carbon black. An example of carbon black useful in the present invention is SHAWANIGAN available from Chevron Inc. Examples of organic materials include organic polymers such as phenol-formaldehyde resins, epoxides, cross-linked polystyrene, and cellulosic polymers, carbohydrates such as sugar and starch, and hydrocarbons. The carbon source may be added or may be present in the precursor. Preferably, at least a portion of the carbon source is added to the precursor that produces the CP mixture. The carbon added is preferably crystalline or amorphous carbon. Most preferably, the carbon source is carbon black.

C−P混合物中に存在する炭素源からの炭素量は、遷
移金属酸化物及び遷移金属の濃度を、還元雰囲気中で本
質的に零にするまで還元する(即ち、それらを浸炭し
て、遷移金属炭化物または準化学量論的遷移金属炭化物
にする)のに十分な量であるべきである。前駆体に添加
される炭素量は、典型的には製造する遷移金属炭化物
(例えばWC)、前駆体及び反応器中の遷移金属酸化物及
び遷移金属の量、並びに「還元段階(b)」の反応条件
に依存して実験的に決定される。一般に、炭素源からの
存在する炭素量は、理論的に前駆体混合物を遷移金属炭
化物に完全に浸炭する量以下である。一般に炭素−前駆
対中の炭素源からの存在する炭素量はC−P混合物の1
−15重量%であり、より典型的にはその量はC−P混合
物の2−3重量%の範囲である。
The amount of carbon from the carbon source present in the C-P mixture reduces the concentration of transition metal oxide and transition metal to essentially zero in the reducing atmosphere (ie, carburizing them Metal carbide or quasi-stoichiometric transition metal carbide). The amount of carbon added to the precursor is typically determined by the transition metal carbide (eg, WC) produced, the amount of transition metal oxide and transition metal in the precursor and reactor, and the "reduction step (b)". It is determined experimentally depending on the reaction conditions. Generally, the amount of carbon present from the carbon source is less than or equal to the amount that theoretically completely carburizes the precursor mixture into the transition metal carbide. Generally, the amount of carbon present from the carbon source in the carbon-precursor pair will be 1 of the C--P mixture.
-15% by weight, more typically the amount is in the range 2-3% by weight of the C-P mixture.

前駆体 前駆体は、(i)遷移金属酸化物及び(ii)遷移金
属、遷移金属炭化物、準化学量論的遷移金属炭化物また
はこれらの組み合わせからなる。遷移金属は、存在する
時、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo及びWからなる群
から選択される少なくとも1つの遷移金属である。遷移
金属炭化物及び準化学量論的炭化物は、それぞれ以前に
記述した。遷移金属酸化物は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、T
a、Cr、Mo及びWからなる群から選択される遷移金属の
酸化物である。この酸化物は、モノ−遷移金属酸化物
(例えばTiO2)または該遷移金属を少なくとも2つ含む
酸化物化合物であってよい。炭素は前駆体中に存在して
もよい。存在しうる炭素は、残存反応物であり、或いは
前駆体の生成中に生成する。この遊離の炭素は結晶でも
非晶でもよい。遊離の炭素は、そのような炭素源、例え
ば前述したカーボンブラック、グラファイトまたは有機
材料に起源してよい。
Precursor The precursor consists of (i) a transition metal oxide and (ii) a transition metal, a transition metal carbide, a substoichiometric transition metal carbide or a combination thereof. The transition metal, when present, is at least one transition metal selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W. Transition metal carbides and quasi-stoichiometric carbides, respectively, have been previously described. Transition metal oxides include Ti, Zr, Hf, V, Nb, T
It is an oxide of a transition metal selected from the group consisting of a, Cr, Mo and W. The oxide may be a mono-transition metal oxide (eg TiO 2 ) or an oxide compound containing at least two of said transition metals. Carbon may be present in the precursor. The carbon that may be present is a residual reactant or is formed during the formation of the precursor. This free carbon may be crystalline or amorphous. Free carbon may originate from such carbon sources, such as carbon black, graphite or organic materials mentioned above.

前駆体中の遷移金属酸化物の量は、前駆体の少なくと
も0.5重量%から一般に高々5重量%までの酸素量に相
当する。この酸素濃度は、本明細書の「試験法」で記述
されるLECO分析法で決定できる。
The amount of transition metal oxide in the precursor corresponds to an oxygen content of at least 0.5% by weight of the precursor and generally at most 5% by weight. This oxygen concentration can be determined by the LECO analysis method described in "Test Method" herein.

例として、製造する遷移金属炭化物が炭化モノタング
ステンである時、前駆体は例えばタングステン酸化物
(WOx)及び (1)タングステン、 (2)タングステン、炭化ジタングステン及び炭化モノ
タングステン、 または (3)タングステン、炭化ジタングステン、炭化モノタ
ングステン、及び炭素、 からなっていてよい。
By way of example, when the transition metal carbide produced is monotungsten carbide, the precursors are, for example, tungsten oxide (WO x ) and (1) tungsten, (2) tungsten, ditungsten carbide and monotungsten carbide, or (3) It may consist of tungsten, ditungsten carbide, monotungsten carbide, and carbon.

一般に前駆体は、遷移金属酸化物粉末の、浸炭または
水素での還元による少なくとも部分的な還元によって生
成される。前駆体を生成させるのに適当な方法の例は、
それぞれ参考文献として本明細書に引用される米国特許
第4008090号、第4644899号、第3850614号及び第3848060
号に記述されている方法を含む。好ましくは前駆体混合
物は、参考文献として本明細書に引用される米国特許第
5380688号に記述されている急速カ−ボサ−マル(cerbo
thermal)還元法、例えばエントレインメント(entrain
ment)またはドロップ(drop)法(第4欄53−68行及び
第5欄1−12行)で製造される。
Generally, the precursor is produced by at least partial reduction of the transition metal oxide powder by carburization or reduction with hydrogen. Examples of suitable methods for producing the precursor are:
U.S. Pat.Nos. 4,809,090, 4,644,899, 3,850,614 and 3,848,060, which are each incorporated herein by reference.
The method described in the issue is included. Preferably the precursor mixture is prepared according to US Pat.
No. 5380688 describes the rapid cerbomar (cerbo
thermal) reduction method, eg entrainment
ment) or drop method (col. 4, lines 53-68 and col. 5, lines 1-12).

炭素−前駆体混合物(C−P混合物)の還元 本発明の方法の第2段階は、炭素−前駆体混合物を、
還元された混合物を生成させるのに十分な時間、還元雰
囲気下に還元温度で加熱し、遷移金属酸化物及び遷移金
属の量を本質的に零にする。
Reduction of Carbon-Precursor Mixture (C-P Mixture) The second step of the process of the invention is to add the carbon-precursor mixture to
Heating at a reducing temperature under a reducing atmosphere for a time sufficient to form a reduced mixture to bring the amount of transition metal oxide and transition metal to essentially zero.

C−P混合物は、典型的には準化学量論的炭化物を、
還元された混合物の少なくとも10重量%の量で含む還元
された混合物を生成させるのに十分な時間、還元温度ま
で加熱する。更に典型的には、還元された混合物は準化
学量論的遷移金属炭化物を、還元された混合物の少なく
とも15重量%、更に典型的には少なくとも25%、最も典
型的には少なくとも50%含有する。還元された混合物の
残りは、一般に遷移金属炭化物からなり、遊離の炭素
を、少量で、例えば還元された混合物の5重量%以下で
含んでいてもよい。還元された混合物は、前述したX線
回折で決定して、遊離の遷移金属を本質的に含まない。
また還元された混合物は、遷移金属酸化物を本質的に含
まない。これは本明細書に記述されるLECO法で決定し
て、還元された混合物の高々0.1重量%の酸素濃度に相
当する。
C-P mixtures typically contain substoichiometric carbides,
Heat to the reduction temperature for a time sufficient to form a reduced mixture containing at least 10% by weight of the reduced mixture. More typically, the reduced mixture contains at least 15%, more typically at least 25%, most typically at least 50% by weight of the reduced mixture of substoichiometric transition metal carbide. . The balance of the reduced mixture generally consists of transition metal carbides and may contain small amounts of free carbon, for example up to 5% by weight of the reduced mixture. The reduced mixture is essentially free of free transition metal as determined by X-ray diffraction as described above.
Also, the reduced mixture is essentially free of transition metal oxides. This corresponds to an oxygen concentration of at most 0.1% by weight of the reduced mixture, as determined by the LECO method described herein.

還元温度は、還元された混合物を生成させるのに十分
高い温度ないし遷移金属炭化物の融点以下の温度であ
る。一般に還元温度は900−1800℃である。好ましくは
還元温度は1000−1600℃である。この還元温度における
時間は、望ましくは還元された混合物を生成させるでき
るだけ短い時間である。好ましくは反応時間は、少なく
とも5分間、更に好ましくは少なくとも15分間、最も好
ましくは少なくとも30分間ないし好ましくは高々10時
間、更に好ましくは高々5時間、最も好ましくは高々2
時間である。
The reduction temperature is a temperature high enough to form a reduced mixture or a temperature below the melting point of the transition metal carbide. Generally, the reduction temperature is 900-1800 ° C. Preferably the reduction temperature is 1000-1600 ° C. The time at this reduction temperature is desirably as short as possible to produce the reduced mixture. Preferably the reaction time is at least 5 minutes, more preferably at least 15 minutes, most preferably at least 30 minutes to preferably at most 10 hours, more preferably at most 5 hours and most preferably at most 2 hours.
It's time.

還元雰囲気は、炭素の不存在下、還元温度において遷
移金属酸化物を、少なくとも部分的に遷移金属に還元す
ることのできる雰囲気である。還元雰囲気を作るのに有
用なガスの例は、水素及び水素含有の不活性ガスを含
む。ここに不活性ガスは、He、Ne、Ar、Kr、Xe、An及び
Rnである。好ましくはこのガスは、混合物が還元性雰囲
気を提供し、一方で混合物中の水素の量が爆発限界以下
とするがゆえに、アルゴンガス混合物中水素2−6%で
ある。従来三宅及びキンメルが、細かい粒径の均一な遷
移金属炭化物を生成させるために遷移金属酸化物の還元
で水蒸気が生成するのを回避する必要性を記述している
から、この段階で還元性ガスを使用しうることは驚くべ
きことである。この段階での還元性ガスの使用は、遊離
には生成物の均一性または品質に認識できる変化をもた
らさないで、反応速度を、ひいては与えられた反応器の
能力を向上させる。C−P混合物の還元中、その雰囲気
は好ましくは通流するガスで作られる。ガスは望ましく
は通流して、望ましくないガス種、例えば水蒸気を除去
せしめる。好ましくはガス流はC−P混合物のkg当たり
5−500標準リットル/分、更に好ましくは25−250標準
リットル/分である。
The reducing atmosphere is an atmosphere capable of at least partially reducing a transition metal oxide to a transition metal in the absence of carbon at a reduction temperature. Examples of gases useful in creating the reducing atmosphere include hydrogen and hydrogen-containing inert gases. Here, the inert gas is He, Ne, Ar, Kr, Xe, An and
Rn. Preferably, this gas is 2-6% hydrogen in the argon gas mixture because the mixture provides a reducing atmosphere while the amount of hydrogen in the mixture is below the explosive limit. Conventionally, Miyake and Kimmel describe the necessity of avoiding the generation of water vapor in the reduction of transition metal oxides in order to produce uniform transition metal carbides with a small particle size. It is surprising that can be used. The use of a reducing gas at this stage improves the reaction rate and thus the capacity of a given reactor, with no appreciable change in product homogeneity or quality in the liberation. During the reduction of the C-P mixture, the atmosphere is preferably made up of flowing gas. The gas is preferably passed through to remove unwanted gas species such as water vapor. Preferably, the gas flow is 5-500 standard liters / minute per kg of CP mixture, more preferably 25-250 standard liters / minute.

C−P混合物は回分式または連続式炉で加熱できる。
混合物を加熱するのに適当な炉は、例えば管炉、プッシ
ャ−(pusher)炉、ベルト炉、回転炉、エレベーター
炉、流動床反応器及び回転るつぼ炉を含む。炉は反応中
に混合物を汚染しない材料からなることが望ましい。好
ましくは炉または反応器は炉または反応器の少なくとも
加熱部分が炭素材料からなる。この炭素材料は混合物を
有意に汚染しない純度のものである。商業的グラファイ
トは通常かなりのケイ素汚染物を有するから、使用され
るグラファイトまたは炭素は、好ましくはケイ素及び全
金属汚染物を25ppm以下、更に好ましくは10ppm以下で有
する。
The CP mixture can be heated in a batch or continuous furnace.
Suitable furnaces for heating the mixture include, for example, tube furnaces, pusher furnaces, belt furnaces, rotary furnaces, elevator furnaces, fluidized bed reactors and rotary crucible furnaces. The furnace is preferably made of materials that do not contaminate the mixture during the reaction. Preferably the furnace or reactor comprises at least the heating portion of the furnace or reactor made of carbon material. The carbon material is of a purity that does not significantly contaminate the mixture. Since commercial graphite usually has significant silicon contaminants, the graphite or carbon used preferably has less than 25 ppm silicon and total metal contaminants, more preferably less than 10 ppm.

還元された混合物のミル処理 本発明の第3段階(c)は、還元された混合物中に存
在する準化学量論的遷移金属炭化物を浸炭して、本発明
の遷移金属炭化物を生成させるのに十分な炭素源の存在
下に、還元された混合物をミル処理することである。今
回、還元された混合物の、浸炭前のミル処理は、均一な
小さい粒径と炭素濃度を有する遷移金属炭化物をもたら
すことが発見された。このミル処理の使用は、段階
(b)における還元性雰囲気の使用が、酸化物を迅速に
還元し且つ前駆体混合物中のいずれかの金属を浸炭し
て、依然細かい均一な遷移金属炭化物生成物を与えるも
のと思われる。
Milling of the Reduced Mixture The third step (c) of the present invention comprises carburizing the substoichiometric transition metal carbide present in the reduced mixture to produce the transition metal carbide of the present invention. Milling the reduced mixture in the presence of sufficient carbon source. It has now been discovered that pre-carburizing milling of the reduced mixture results in transition metal carbides with uniform small particle size and carbon concentration. The use of this milling is such that the use of a reducing atmosphere in step (b) rapidly reduces the oxides and carburizes any metal in the precursor mixture, resulting in a fine and uniform transition metal carbide product. Seems to give.

還元された混合物のミル処理によるミル処理した還元
された混合物の生成は、公知のまたは簡便な方法で行う
ことができる。ミル処理の例は、ボールミル処理、ジェ
ットミル処理、振動ミル処理、プラネタリ−ミル処理及
びアトリタ−ミル処理を含む。好ましくはミル処理過程
は、ミル処理媒体、例えばボールミル処理、振動ミル処
理、及びアトリタ−ミル処理を使用する。ミル処理媒体
を用いるミル処理の場合、この媒体は好ましくは接合さ
れた炭化タングステン−コバルトのミル処理媒体であ
る。最も好適なミル処理法はボールミルである。
The production of the milled reduced mixture by milling the reduced mixture can be carried out by known or convenient methods. Examples of milling processes include ball milling, jet milling, vibration milling, planetary milling and attritor milling. Preferably, the milling process uses milling media such as ball milling, vibrating milling, and attritor milling. For milling with a milling medium, this medium is preferably a bonded tungsten carbide-cobalt milling medium. The most preferred milling method is a ball mill.

炭素源は、前述したものと同一である。更なる炭素が
還元された混合物に添加でき、前述したのと同一の方法
でミル処理しうる。炭素の量は、遷移金属炭化物を生成
させるのに十分な量であるべきである。一般に添加され
る炭素の量は、ミル処理によって均質化した後、還元さ
れた前駆体混合物の炭素含量から実験的に決定される。
ついで必要ならば炭素を添加し、更にミル処理を行っ
て、ミル処理した還元された混合物に、添加した炭素を
混合する。一般に混合した還元された混合物中の炭素量
(即ち、遊離の炭素)はミル処理した還元された前駆体
混合物の0.1−5重量%であり、更に典型的には炭素量
はミル処理した還元された前駆体混合物の0.25−4重量
%である。
The carbon source is the same as described above. Additional carbon can be added to the reduced mixture and milled in the same manner as described above. The amount of carbon should be sufficient to produce transition metal carbides. Generally, the amount of carbon added is empirically determined from the carbon content of the reduced precursor mixture after homogenization by milling.
Carbon is then added if necessary and further milled to mix the added carbon with the milled reduced mixture. Generally, the amount of carbon (ie, free carbon) in the mixed reduced mixture will be 0.1-5% by weight of the milled reduced precursor mixture, and more typically the amount of carbon will be milled reduced. 0.25-4% by weight of the precursor mixture.

ミル処理した還元された混合物の浸炭 本方法の最終段階は、混合物を還元性雰囲気中におい
て、還元温度よりも高い浸炭温度まで且つミル処理した
還元された混合物に存在する準化学量論的遷移金属炭化
物を浸炭して遷移金属炭化物を生成させるのに十分な時
間加熱することによって、ミル処理した還元された混合
物を浸炭することである。
Carburizing the Milled Reduced Mixture The final step of the process is to bring the mixture in a reducing atmosphere to a carburization temperature above the reduction temperature and to present a substoichiometric transition metal present in the milled reduced mixture. Carburizing the milled reduced mixture by heating the carbides for a time sufficient to carburize to produce transition metal carbides.

浸炭温度は、遷移金属炭化物を生成させるのに十分な
高い温度ないし遷移金属炭化物の溶融温度以下の温度で
ある。一般に浸炭温度は、還元温度よりも少なくとも10
0℃高い、更に好ましくは少なくとも200℃高い。一般に
浸炭温度は1000−2000℃の温度である。好ましくは浸炭
温度は1200−1700℃の温度である。更に好ましくは浸炭
温度は1300−1700℃の温度である。この浸炭温度での時
間は、望ましくは還元された混合物を生成させるできる
だけ短い時間である。好ましくは反応時間は、少なくと
も5分間、更に好ましくは少なくとも15分間、最も好ま
しくは少なくとも30分間ないし好ましくは高々10時間、
更に好ましくは高々5時間、最も好ましくは高々2時間
である。
The carburizing temperature is a temperature sufficiently high to form a transition metal carbide or a temperature below the melting temperature of the transition metal carbide. Generally, the carburizing temperature is at least 10
0 ° C. higher, more preferably at least 200 ° C. higher. Generally, the carburizing temperature is 1000-2000 ° C. Preferably the carburizing temperature is 1200-1700 ° C. More preferably, the carburizing temperature is 1300-1700 ° C. The time at this carburizing temperature is desirably as short as possible to produce the reduced mixture. Preferably, the reaction time is at least 5 minutes, more preferably at least 15 minutes, most preferably at least 30 minutes and preferably at most 10 hours,
More preferably at most 5 hours, most preferably at most 2 hours.

雰囲気は前述した還元雰囲気である。浸炭段階中、雰
囲気は好ましくは通流するガスで作られる。ガス流は好
ましくはミル処理した還元された混合物のkg当たり5−
500標準リットル/分、更に好ましくは25−250標準リッ
トル/分である。
The atmosphere is the reducing atmosphere described above. During the carburization stage, the atmosphere is preferably made up of flowing gas. The gas stream is preferably 5-per kg of milled reduced mixture.
500 standard liters / minute, more preferably 25-250 standard liters / minute.

浸炭段階は前述した回分式または連続式炉中で行うこ
とができる。
The carburizing step can be carried out in the batch or continuous furnace described above.

試験法 次は、本明細書に記述される遷移金属炭化物、C−P
混合物、還元された混合物及びミル処理した還元された
混合物を分析するための典型的な方法である。
Test Methods The following are the transition metal carbides, C-P, described herein.
Typical methods for analyzing mixtures, reduced mixtures and milled reduced mixtures.

炭素: 炭素濃度は、「LECO」IR−212炭素分析器TMを用いて
決定した。分析器の補正には、「LECO」から供給される
炭素6.16重量%の炭化タングステン標準物を使用した。
分析器は製造業者(LECO)の記述するように少なくとも
4つの標準物分析試料を用いて補正した。各試料及び標
準物はレコセル(LECOCEL)IITMのスプーン及び鉄のチ
ップで分析した。このスプーンは製造業者(LECO)によ
り提供されたものである。少なくとも4つの試料を分析
する。
Carbon: Carbon concentration was determined using a "LECO" IR-212 Carbon Analyzer . For analyzer calibration, a 6.16 wt% carbon tungsten carbide standard supplied by "LECO" was used.
The analyzer was calibrated with at least 4 standards analysis samples as described by the manufacturer (LECO). Each sample and standard was analyzed with a LECOCEL II spoon and iron tip. This spoon was provided by the manufacturer (LECO). At least 4 samples are analyzed.

酸素: 酸素濃度は「LECO」TC−136酸素分析器TMを用いて決
定した。酸素0.0246重量%の標準物を使用した。この酸
素分析器は、分析器の製造業者が記述するように少なく
とも4つの標準分析物を用いて補正した。試料は製造業
者の供給する錫のカプセル及びニッケルの籠に試料0.2g
を入れることによって分析した。少なくとも4つの試料
を分析した。
Oxygen: Oxygen concentration was determined using a "LECO" TC-136 Oxygen Analyzer . A standard of 0.0246 wt% oxygen was used. The oxygen analyzer was calibrated with at least 4 standard analytes as described by the analyzer manufacturer. Sample is 0.2g in tin capsule and nickel basket supplied by manufacturer
Was analyzed. At least 4 samples were analyzed.

表面積: 表面積はBET(Brunauer、Emmett及びTeller)法によ
って記述されるように窒素ガス吸着で決定した。この分
析はクオンタクローム・オートソーブ(Quantachrome
Autosorb)1分析機(Quantachrome社、Syosset、NY)
で行った。
Surface area: Surface area was determined by nitrogen gas adsorption as described by the BET (Brunauer, Emmett and Teller) method. This analysis is based on Quantachrome
Autosorb) 1 analyzer (Quantachrome, Syosset, NY)
I went there.

遊離の炭素: 遊離の炭素は、ある量の試料、例えば遷移金属炭化物
(例えばWC)をフッ化水素酸及び硝酸中で酸咀嚼し、炭
素残渣を銀フィルターで濾過し、そして銀フィルター上
の炭素を、炭素濃度を決定するための上述した方法によ
り分析することにより決定した。
Free carbon: Free carbon is the amount of sample such as transition metal carbides (eg WC) acid chewed in hydrofluoric acid and nitric acid, the carbon residue is filtered with a silver filter, and the carbon on the silver filter. Was determined by analysis by the method described above for determining carbon concentration.

相の決定: 相及び異なる相の定量は、X線回折で分析決定した。
相の定量は異なる相に由来するピーク間のピークの高さ
またはピーク面積の比を含む方法で決定した。例えばW2
Cの量は、2.276オングストロームの「d」間隔における
W2Cのピークの高さの2倍の、2.518及び1.884オングス
トロ−ムの「d」間隔におけるWCのピークの高さで割っ
た値間の比から計算される。
Phase determination: The quantification of phases and different phases was determined analytically by X-ray diffraction.
Phase quantification was determined by methods involving the ratio of peak height or peak area between peaks from different phases. For example W 2
The amount of C is in the "d" interval of 2.276 angstroms.
Calculated from the ratio between the heights of the WC peaks at the "d" intervals of 2.518 and 1.884 Å, which is twice the height of the W 2 C peaks.

次の実施例は単に例示の目的のためであり、本発明の
範囲を制限するものと見なすべきではない。
The following examples are for illustrative purposes only and should not be considered as limiting the scope of the invention.

実施例 実施例1 直径112.7mmのWC−6重量%Coのミル処理媒体3630kg
を含む2270リットルのボールミル中で、WO3332kg及び炭
素(C)68kgを0.2時間ボールミル処理することにより
粒状物混合物を調製した。この三酸化タングステン(WO
3)は平均粒径5.2ミクロン、表面積5.0m2/gを有し、タ
コウ・トレード・コンサルタンツ社(TACOW Trade Co
nsultants Ltd.、Owego。NY)から商品名スコピノ・イ
エロウ・オキサイド(Scopino Yellow Oxide)として
入手できた。カーボンブラック(C)はシェブロン・シ
ャウイニゲン・アセチレン・ブラック(Chevron Shawi
nigen Acetylene Black)であった。これらの粉末の
表面積は、クオンタクローム・オ−トソ−ブ1を用いて
窒素により決定した。ボ−ルミル処理後、粉末混合物を
粗い篩(8メッシュ、2.36mm)を通過させて、ミル媒体
を除去した。
Examples Example 1 Milled media of 112.7 mm diameter WC-6 wt% Co 3630 kg
A particulate mixture was prepared by ball milling 332 kg of WO 3 and 68 kg of carbon (C) for 0.2 hours in a 2270 liter ball mill containing. This tungsten trioxide (WO
3 ) has an average particle size of 5.2 microns and a surface area of 5.0 m 2 / g, and is based on TACOW Trade Co.
nsultants Ltd., Owego. New York) under the trade name Scopino Yellow Oxide. Carbon black (C) is Chevron Shawigenen acetylene black (Chevron Shawi
nigen Acetylene Black). The surface area of these powders was determined by nitrogen using a Quantachrome Autossorb 1. After ball milling, the powder mixture was passed through a coarse sieve (8 mesh, 2.36 mm) to remove mill media.

粒状物混合物130kgを、米国特許第5110565号及び第53
80688号に記述されている種類の垂直グラファイト管反
応炉の供給ホッパ−に入れた。炉管は、長さ3.25mであ
り、内径15.2cmを有した。供給ホッパ−は、二軸ロス・
イン・ウエイト(loss−in−weight)供給機により炉の
冷却された反応物輸送員に連結されていた。この反応物
輸送員は、内径1.3cmを有し、反応物輸送員を取り巻く
冷却ジャケットに水を流して約10℃の温度に維持した。
粒状物混合物を装填した後、供給物ホッパ−を30分間ア
ルゴンガスでパージし、一方炉管を、反応室の外壁を見
る光学的高温計で測定して1810℃の温度にした。アルゴ
ンガスは、反応物輸送員中に、毎分170標準リットルの
速度で流した。
130 kg of the granules mixture was added to U.S. Pat.
It was placed in the feed hopper of a vertical graphite tube reactor of the type described in 80688. The furnace tube was 3.25 m long and had an inner diameter of 15.2 cm. The supply hopper has a two-axis loss
It was connected to the cooled reactant carrier of the furnace by a loss-in-weight feeder. The reactant carrier had an inside diameter of 1.3 cm and was maintained at a temperature of about 10 ° C. with water flowing through the cooling jacket surrounding the reactant carrier.
After loading the particulate mixture, the feed hopper was purged with argon gas for 30 minutes, while the furnace tube was brought to a temperature of 1810 ° C as measured by an optical pyrometer looking at the outer wall of the reaction chamber. Argon gas was flowed through the reactant transporter at a rate of 170 standard liters per minute.

ついで粒状物混合物を供給ホッパ−から、冷却された
反応物輸送員へ30kg/時の速度で二軸供給機により供給
した。通流するアルゴンガスは、粒状物混合物を随伴
し、それを塵雲(dust cloud)として反応室へ供給し
た。粒状物混合物を反応室において、毎秒約10000−100
000000℃の速度で加熱した。粒状物混合物の炉内平均滞
留時間は3−4秒であった。
The particulate mixture was then fed from the feed hopper to the cooled reactant transporter at a rate of 30 kg / hr by a twin screw feeder. The flowing argon gas was entrained with the particulate mixture and fed it to the reaction chamber as a dust cloud. The particulate mixture is placed in the reaction chamber at about 10,000-100 per second.
Heated at a rate of 000000 ° C. The average residence time in the furnace of the particulate mixture was 3-4 seconds.

反応室の加熱域を出た後、流れるアルゴンと一酸化炭
素(カ−ボサ−マル還元反応中に生成)のガス混合物
は、生成物(原料前駆体と言及)を、水冷のステンレス
鋼ジャケットへ運び、原料前駆体を10℃以下に急速に冷
却した。反応器を出た後、原料前駆体を、ステンレス鋼
ドラムに挿入されたプラスチック袋に集めた。
After exiting the heating zone of the reaction chamber, a gaseous mixture of flowing argon and carbon monoxide (produced during the Carbo-Samar-reduction reaction) transfers the product (referred to as raw material precursor) to a water cooled stainless steel jacket. The raw material precursor was carried and rapidly cooled to 10 ° C. or lower. After exiting the reactor, the raw material precursor was collected in a plastic bag inserted in a stainless steel drum.

原料前駆体5kgを、直径12.7mmのWC−6%Coのミル処
理媒体9.0kgと共に、1.6ガロンのボールミル中で2時間
ミル処理して均一にし、前駆体を生成させた。この前駆
体は、LECO融解及び燃焼装置(LECO Corp.、St.Joseph
MI)で測定して、1.05重量%の酸素濃度及び6.15重量
%の全炭素濃度を有した。ついでC23g(シェブロン・シ
ャウイゲン・アセチレン・ブラック)を前駆体に添加
し、混合物を更に2時間ボールミル処理して、炭素−前
駆体混合物(C−P混合物)とした。ついでC−P混合
物を、それぞれC−P混合物14gを含むグラファイトボ
ートを用いて、グラファイト・プッシャ−炉中において
100分間1400℃で処理した。この最終処理は、アルゴン9
5%及びH25%の通流(182標準リットル/分・kg)する
雰囲気中で行った。
5 kg of the raw material precursor was homogenized with 9.0 kg of WC-6% Co milling medium having a diameter of 12.7 mm for 2 hours in a 1.6 gallon ball mill to form a precursor. This precursor is used in LECO melting and combustion equipment (LECO Corp., St. Joseph.
It had an oxygen concentration of 1.05% by weight and a total carbon concentration of 6.15% by weight, as measured by MI). Then, 23 g of C (Chevron, Schauigen, acetylene, black) was added to the precursor, and the mixture was ball-milled for another 2 hours to obtain a carbon-precursor mixture (CP mixture). The CP mixture was then placed in a graphite pusher furnace using a graphite boat containing 14 g of each CP mixture.
It was treated at 1400 ° C. for 100 minutes. The final treatment is argon 9
It was carried out in an atmosphere of flowing 5% and H 2 5% (182 standard liters / minute · kg).

還元された混合物を、上述したように均質にした。こ
の均質化後、還元された混合物は、6.02重量%の全炭素
濃度、0.15重量%の遊離の炭素濃度、0.17重量%の酸素
濃度、及び1.86m2/gの表面積を有した。ついで還元され
た混合物5kgを、上述したように炭素8g(シェブロン・
シャウイゲン・アセチレン・ブラック)と共にミル処理
して、ミル処理した還元された混合物とした。
The reduced mixture was homogenized as described above. After this homogenization, the reduced mixture had a total carbon concentration of 6.02% by weight, a free carbon concentration of 0.15% by weight, an oxygen concentration of 0.17% by weight and a surface area of 1.86 m 2 / g. Then, 5 kg of the reduced mixture was added to 8 g of carbon (chevron.
Milled with Schauigen acetylene black) to give a milled reduced mixture.

ミル処理した還元された混合物を、前述したグラファ
イト・プッシャ−炉及びボートを用いて100分間1800℃
に加熱した。炭化モノタングステン生成物は、6.15重量
%の全炭素濃度、0.02重量%の遊離の炭素濃度、0.08重
量%の酸素濃度、及び0.89m2/gの表面積を有した。
The milled reduced mixture was 1800 ° C. for 100 minutes using the graphite pusher furnace and boat described above.
Heated to. The monotungsten carbide product had a total carbon concentration of 6.15 wt%, a free carbon concentration of 0.02 wt%, an oxygen concentration of 0.08 wt%, and a surface area of 0.89 m 2 / g.

実施例2 実施例2は、(1)前駆体が1.5重量%の酸素濃度及
び6.51重量%の炭素濃度を有し、(2)前駆体5kgを炭
素14gと混合して、C−P混合物を生成させ、そして
(3)還元された混合物5kgを炭素9gと共にミル処理し
てミル処理した混合された混合物とする、以外実施例1
と同一であった。
Example 2 In Example 2, (1) the precursor had an oxygen concentration of 1.5% by weight and a carbon concentration of 6.51% by weight, and (2) 5 kg of the precursor was mixed with 14 g of carbon to form a CP mixture. Example 1 except that 5 kg of the produced and (3) reduced mixture was milled with 9 g of carbon to a milled mixed mixture.
Was the same as

還元された混合物は、均質化後、6.00重量%の全炭素
濃度、0.20重量%の遊離の炭素濃度、0.15重量%の酸素
濃度、及び1.05m2/gの表面積を有した。炭化モノタング
ステン生成物は、6.14重量%の全炭素濃度、0.03重量%
の遊離の炭素濃度、0.08重量%の酸素濃度、及び1.01m2
/gの表面積を有した。
The reduced mixture had a total carbon concentration of 6.00 wt%, a free carbon concentration of 0.20 wt%, an oxygen concentration of 0.15 wt%, and a surface area of 1.05 m 2 / g after homogenization. Monotungsten carbide product has a total carbon concentration of 6.14% by weight, 0.03% by weight
Free carbon concentration, 0.08 wt% oxygen concentration, and 1.01 m 2
It had a surface area of / g.

対照実施例1 前駆体は実施例1に使用したものと同一であった。C2
8g(シェブロン・シャウイゲン・アセチレン・ブラッ
ク)を前駆体5kgに添加し、混合物を、実施例1に記述
したように2時間ボールミル処理して、炭素−前駆体混
合物(C−P混合物)とした。ついでC−P混合物を、
実施例1に記述したようにグラファイト・プッシャ−炉
及びグラファイトボ−トを用いて、120分間1600℃で処
理し、最終の炭化モノタングステンを得た。この最終処
理は、Ar95%及びH25%の通流(162標準リットル/分・
kg)する雰囲気中で行った。
Control Example 1 The precursor was the same as that used in Example 1. C2
8 g (Chevron Schauigen Acetylene Black) was added to 5 kg of precursor and the mixture was ball milled for 2 hours as described in Example 1 to give a carbon-precursor mixture (CP mixture). Then the CP mixture,
Using the graphite pusher furnace and graphite boat as described in Example 1, treatment was carried out for 120 minutes at 1600 ° C. to obtain the final monotungsten carbide. This final treatment consists of flowing Ar 95% and H 2 5% (162 standard liters / min.
kg).

最終炭化モノタングステン生成物は、6.12重量%の全
炭素濃度、0.09重量%の遊離の炭素濃度、0.10重量%の
酸素濃度、及び1.02m2/gの表面積を有した。
The final monotungsten carbide product had a total carbon concentration of 6.12 wt%, a free carbon concentration of 0.09 wt%, an oxygen concentration of 0.10 wt%, and a surface area of 1.02 m 2 / g.

対照実施例2 前駆体は実施例2に使用したものと同一であった。C2
1g(シェブロン・シャウイゲン・アセチレン・ブラッ
ク)を前駆体5kgに添加し、混合物を、実施例1に記述
したように2時間ボールミル処理して、炭素−前駆体混
合物(C−P混合物)とした。ついでC−P混合物を、
実施例1に記述したようにグラファイト・プッシャ−炉
及びグラファイトボ−トを用いて、120分間1600℃で処
理し、最終の炭化モノタングステンを得た。この最終処
理は、Ar95%及びH25%の通流(182標準リットル/分・
kg)する雰囲気中で行った。
Control Example 2 The precursor was the same as that used in Example 2. C2
1 g (Chevron Schauigen acetylene black) was added to 5 kg of precursor and the mixture was ball milled for 2 hours as described in Example 1 to give a carbon-precursor mixture (CP mixture). Then the CP mixture,
Using the graphite pusher furnace and graphite boat as described in Example 1, treatment was carried out for 120 minutes at 1600 ° C. to obtain the final monotungsten carbide. This final treatment consists of flowing Ar 95% and H 2 5% (182 standard liters / min.
kg).

最終炭化モノタングステン生成物は、6.10重量%の全
炭素濃度、0.16重量%の遊離の炭素濃度、0.09重量%の
酸素濃度、及び1.00m2/gの表面積を有した。
The final monotungsten carbide product had a total carbon concentration of 6.10 wt%, a free carbon concentration of 0.16 wt%, an oxygen concentration of 0.09 wt%, and a surface area of 1.00 m 2 / g.

実施例1及び2並びに対照実施例1及び2から、本発
明の2段階法(即ち、C−P混合物及びミル処理した還
元された混合物の加熱)は、前駆体の1回の熱処理より
も低い遊離の炭素濃度の最終炭化モノタングステンを与
えるということが明らかである。
From Examples 1 and 2 and Control Examples 1 and 2, the two-step process of the present invention (ie, heating the CP mixture and the milled reduced mixture) is less than a single heat treatment of the precursor. It is clear that it gives a free carbon concentration of the final monotungsten carbide.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー,ジヨン・ピー アメリカ合衆国ミシガン州48640ミドラ ンド・シエイド5900 (72)発明者 デルカ,パト・ジエイ アメリカ合衆国ミシガン州48642ミドラ ンド・オータムリツジサークルサウス 4416 (72)発明者 バネル,トム・ジエイ アメリカ合衆国ミシガン州48640ミドラ ンド・リーウエイ5918 (72)発明者 レプマン,ジヨセフ・エフ アメリカ合衆国ミシガン州48640ミドラ ンド・パインウツドドライブ4812 (72)発明者 キヤロル,ダニエル・エフ アメリカ合衆国ミシガン州48640ミドラ ンド・シルバンレイン701 (72)発明者 アンダーソン,スチーブン・エイ アメリカ合衆国ミシガン州48657サンフ オード・ウエストサジノーロード2288 (56)参考文献 米国特許4664899(US,A) 米国特許5380688(US,A) 国際公開95/21946(WO,A1) 国際公開97/10176(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 31/30 - 31/36 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Henry, Jiyoung Pee, Midland Cayade 5640, Michigan, USA 5900 (72) Inventor Delka, Pat Jei 48642 Midland Autumn Ritsuji Circle South 4416, Michigan, USA 72) Inventor Bunnel, Tom The Ray, Michigan, USA 48640 Midland Leeway 5918 (72) Inventor Repman, Joseph Joseph F, Michigan, USA 48640 Midrand Pine Wood Drive 4812 (72) Inventor Kyaroll, Daniel Ehu 48640 Midland Sylvan Lane 701, Michigan, USA (72) Inventor Anderson, Stephen A. 48657 Sanford, Michigan, USA Estosaginoh Road 2288 (56) Reference US Patent 4664899 (US, A) US Patent 5380688 (US, A) International Publication 95/21946 (WO, A1) International Publication 97/10176 (WO, A1) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) C01B 31/30-31/36

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(i)遷移金属酸化物及び(ii)遷移金属
炭化物、遷移金属及び準化学量論的遷移金属炭化物から
なる群から選択される1つまたはそれ以上の材料、を含
んでなる前駆体を、段階(b)において還元された混合
物を生成させる、即ち還元された混合物が遷移金属炭化
物及び準化学量論的遷移金属炭化物からなり、遷移金属
酸化物及び遷移金属の量が本質的に零であるようにす
る、のに十分な量の炭素源の存在下に、混合することに
よって炭素−前駆体混合物を生成させ、 b)この炭素−前駆体混合物を、還元された混合物を生
成させるのに十分な時間、還元雰囲気下に還元温度まで
加熱し、 c)この還元された混合物を、段階(d)において準化
学量論的遷移金属炭化物を浸炭させて遷移金属炭化物を
生成させるのに十分な炭素源の存在下にミル処理して、
ミル処理した還元された混合物を生成させ、そして d)このミル処理した還元された混合物を、還元雰囲気
において、準化学量論的遷移金属炭化物を浸炭して遷移
金属炭化物を生成させるのに十分な時間、還元温度より
も高い浸炭温度まで加熱する、 ことを含んでなる遷移金属炭化物の製造法である。
1. Comprising one or more materials selected from the group consisting of (i) transition metal oxides and (ii) transition metal carbides, transition metals and substoichiometric transition metal carbides. The precursor forms a reduced mixture in step (b), i.e. the reduced mixture consists of a transition metal carbide and a substoichiometric transition metal carbide, the amount of transition metal oxide and transition metal being essentially To produce a carbon-precursor mixture by mixing in the presence of a sufficient amount of carbon source to bring the carbon-precursor mixture to a reduced mixture. Heating to a reducing temperature under a reducing atmosphere for a time sufficient to allow: c) carburizing the reduced mixture in step (d) with a substoichiometric transition metal carbide to form a transition metal carbide. Enough carbon for Mill in the presence of a source,
Sufficient to form a milled reduced mixture, and d) carburize the sub-stoichiometric transition metal carbide in a reducing atmosphere to produce a transition metal carbide. Heating to a carburizing temperature higher than the reduction temperature for a period of time.
【請求項2】前駆体が随伴法で製造される、請求の範囲
1の方法。
2. The method of claim 1 wherein the precursor is produced by an adjoint process.
【請求項3】前駆体がタングステン、炭化モノタングス
テン、炭化ジタングステン、遊離の炭素及び式WOxのタ
ングステン酸化物からなる、請求の範囲1の方法。
3. The method of claim 1 wherein the precursor comprises tungsten, monotungsten carbide, ditungsten carbide, free carbon and tungsten oxide of formula WO x .
【請求項4】遷移金属炭化物がWC、TiC、TaC、VC、Hf
C、ZrC、NbC、Mo2C、Cr3C2及びこれらの混合物からなる
群から選択される、請求の範囲1の方法。
4. The transition metal carbide is WC, TiC, TaC, VC, Hf.
The method of claim 1 selected from the group consisting of C, ZrC, NbC, Mo 2 C, Cr 3 C 2 and mixtures thereof.
【請求項5】遷移金属炭化物がWCである、請求の範囲4
の方法。
5. The transition metal carbide is WC, claim 4
the method of.
【請求項6】段階(c)のミル処理がボールミル処理で
ある、請求の範囲1の方法。
6. The method of claim 1 wherein the milling in step (c) is ball milling.
【請求項7】還元温度が1000−1600℃である、請求の範
囲1の方法。
7. The method according to claim 1, wherein the reduction temperature is 1000 to 1600 ° C.
【請求項8】浸炭温度が1200−1800℃である、請求の範
囲1の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the carburizing temperature is 1200-1800 ° C.
【請求項9】還元性ガスが不活性ガス中水素2−6容量
%である、請求の範囲1の方法。
9. The method of claim 1 wherein the reducing gas is 2-6% by volume hydrogen in an inert gas.
【請求項10】不活性ガスがアルゴンである、請求の範
囲1の方法。
10. The method of claim 1 wherein the inert gas is argon.
【請求項11】遷移金属炭化物が遊離の炭素を、遷移金
属炭化物の高々0.1重量%の量で含んでいる、請求の範
囲1の方法。
11. A process according to claim 1 wherein the transition metal carbide comprises free carbon in an amount of at most 0.1% by weight of transition metal carbide.
【請求項12】遊離の炭素が遷移金属炭化物の高々0.05
重量%である、請求の範囲11の方法。
12. Free carbon is at most 0.05 of transition metal carbide.
The method of claim 11 which is in weight percent.
【請求項13】還元雰囲気が通流するガスである、請求
の範囲1の方法。
13. The method of claim 1 wherein the reducing atmosphere is a flowing gas.
【請求項14】遷移金属炭化物が高々直径1.0ミクロン
の粒径を有する、請求の範囲1の方法。
14. The method of claim 1 wherein the transition metal carbide has a particle size of at most 1.0 micron in diameter.
【請求項15】遷移金属炭化物が高々直径0.8ミクロン
の粒径を有する、請求の範囲1の方法。
15. The method of claim 1 wherein the transition metal carbide has a particle size of at most 0.8 microns in diameter.
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